(1)航空航天:由于镁合金具有密度较低、抗震能力强、稳定性好、比刚度大等诸多优点,早在上世纪初就开始被用来生产飞机螺旋桨。1934年,德国的秃鹰飞机的机身蒙皮、发动机外壳、油箱等很多地方都使用了很多的变形镁合金结构件。到五十代中期,镁合金板材开始被大规模的应用于火箭导弹和航空航天领域。到了八十年代早期,镁合金的使用开始减少,其研究也进入了低迷期。一方面是因为镁合金耐腐蚀性能较差,另一方面是因为铝合金的突然崛起使得科研工作者把更多的精力投入到了铝合金行业。但是到90年代中后期,私家车开始流行起来,汽车工业呈现蓬勃发展的景象,对镁合金的研究又达到了新的高潮[6]。
(2)汽车产业:汽车轻量化是汽车制造商近百年来一直努力奋斗的目标之一。为了减轻汽车重量(实现节能环保)的同时又不降低汽车车身强度(保证顾客安全),人们开始尝试使用比强度和比刚度都较高的变形镁合金。十九世纪三十年代初期,大众汽车率先在其汽车上使用了73。8千克的镁合金。十九世纪九十年代以来,德国产的汽车部分结构件也是由镁合金制备的。例如,奔驰汽车集团最早将镁合金应用于生产汽车座支架,奥迪则首先推出了镁合金材质的汽车仪表板[7]。我们的东方邻居日本也奋起直追,丰田公司相继研制并大规模使用了低压铸造的镁合金转向轴、轮毂等汽车零部件。而我国很晚才开始将镁合金用于制造汽车零件,直到上世纪末本世纪初这段期间,上海大众才开始采用镁合金材料来生产桑塔纳2000汽车上的变速器外壳和离合器外壳等笨重的零部件。此后东风、一汽等汽车公司才开始学习上海大众研发并应用镁合金制造的汽车零部件。
(3)电子电器:当今世界更新换代最快的产业当属电子电器产业,一般3C产品仅要求能简单保护内部集成的光学和电子元件,而不必刻意要求其外壳一定要承受很大的载荷。而且导热性更好的镁合金材料制备的电子产品与常规的3C产品相比,能持续使用很长时间而不感到发烫。毫无疑问,这个优点是生产制造类似笔记本电脑等需要快速散热的产品的最佳材料。日本的索尼公司首次将镁合金材料用于制造笔记本电脑外壳就取得了很大的成功。采用AZ91镁合金生产的智能手机外壳率先出现于美国芝加哥市,经市场回馈了解到这种手机不仅通话质量高,还能有效减少电磁波对人体健康的不利影响[6]。
(4)武器装备:法国研发生产的MK50反坦克枪榴弹的部分镁合金制造的零件是镁合金材料被应用于轻武器制造的典型代表[8]。可以预测,机动性更强、反应更加灵敏是今后战场的重要特性。因而实现武器轻质化成为今后改进武器的重要突破口,将来的陆用坦克质量大概应控制在20吨以内,这样才能够保证其连续行进一个月或者连续开1500公里都不需要补充燃料,是目前在使用坦克续航能力的3倍以上,大大增强了远距离作战和运输能力。法国制造的先进装甲救护车上面的很多缸部件以及美国空降师使用的Sheridan侦察坦克的很多箱体都是用Mg-Al合金加工而成。当然我国也是现如今的军事强国,我们的武器装备自然也会出现镁合金的身影,比如我们引以为傲的“红旗”系列防空导弹的仪表盘及发动机支撑座。此外,因为镁合金材料自身具备非常强大的抗干扰性,所以也开始被大规模应用于无线电领域。
3 对AZ31镁合金的展望
AZ31镁合金具有中等高强度及良好的延展率,而且价格便宜,是如今性价比最高、商业应用最为广泛的的变形镁合金,正引领着镁合金结构材料领域的研究热潮。想要增大AZ31镁合金材料在飞机汽车、电子产品等各个领域的产量及使用范围,最近的开发方向是通过改进形变加工工艺和材料改性等方法让AZ31镁合金能够达到抗拉强度(σb)大于300兆帕、伸长率(δ)大于16%,将来的目标则是在保证σb不减小的情况下,使材料的δ增加到20%以上。